工业自动化仪表与系统课件.ppt

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1、工业自动化仪表与系统工业自动化仪表的分类常用工业自动化仪表的工作原理典型工业过程测控系统的构建一、工业自动化仪表的分类能源分类结构分类信号类型1、能源分类气动仪表特点：结构简单、性能稳定、可靠性高、价格便宜，且在本质上是安全防爆的。电动仪表特点：信号的传输、放大、变换处理比气动仪表容易，便于远距离监视和操作，还易于与计算机等现代技术工具联用。液动仪表2、信号类型分类模拟式特点：线路较简单，操作方便，价格较低，在设计、制造、使用上有较成熟的经验。数字式特点：以微型计算机为核心，功能完善，性能优越，编程灵活。3、结构分类基地

2、式控制仪表以指示、记录为主体，附加控制机构组成。单元组合式控制仪表根据控制系统中各个组成环节的不同功能和使用要求，将整套仪表划分成独立实现某种功能的若干单元，各单元之间用统一的标准信号来联系。组装式综合控制装置在单元组合仪表的基础上发展起来的一种功能分离、结构组件化的成套仪表装置。集散控制系统计算机控制装置。特点“集中管理、分散控制。现场总线控制系统全分布式的新型控制网络，特点”结构网络化和全分散性，系统的开放性，现场仪表的互可操作性和功能自治性，以及对环境的适应性。二、常用工业自动化仪表的工作原理变送器调节器执行器1、

3、变送器概念：将各种工艺变量和电气信号转换成相应的统一标准信号。包括测量部分（输入转换部分）、放大器和反馈部分。模拟变送器数字变送器（1）模拟变送器的构成（2）数字变送器组成传感器部件电子部件由微处理器、A/D转换器、D/A转换器、通信器件等组成。2、调节器概念调节器接收偏差信号后，按一定的运算规律输出控制信号，作用于被控对象，以消除扰动对被控变量的影响，从而使被控变量回到给定值上来。模拟调节器采用模拟技术，以运算放大器等模拟器件为基本部件。数字调节器采用数字技术，以微型计算机微核心部件。（1）模拟调节器（2）数字调节器包

4、括主机电路、过程输入通道、过程输出通道、人机联系部分和通信部件等。3、执行器概念执行器由执行机构和调节机构组成，执行机构产生推力或位移的装置，调节机构直接改变能量或物料输送量的装置，通常称调节阀。电动执行器（角行程和直行程）它将输入的直流电流信号线性地转换成位移量。均是以两相交流电机为动力的位置伺服机构，两者电气原理完全相同，只是减速器不一样。气动执行器（薄膜式和活塞式）接受电/气转换器输出的气压信号，并将其转换为相应的推杆直线位移，以推动调节机构工作。（1）电动执行器（2）气动执行器P：调节器的输出压力信号；A：薄膜的

5、有效面积；K：弹簧弹性系数；L：执行机构推杆位移气动薄膜执行机构组成：由弹性薄膜平衡弹簧和推杆组成。气动执行机构按推杆位移的方向有：正作用形式：如果当输入气压信号增加时，推杆向下移动反作用形式：当输入气压信号增加时，推杆向上移动调节机构直接与介质接触，通过改变阀芯的行程而改变控制阀的阻力系数，以达到控制流量的目的。控制阀有直通双座控制阀、直通单座控制阀、蝶阀、三通阀、高压阀、角形阀、隔膜阀等多种结构形式。三、典型工业过程测控系统的构建简单控制系统复杂控制系统串级控制系统均匀控制系统比值控制系统分程控制系统1、简单控制系统

6、是指由一个受控对象、一个测量变送器、一个控制器和一个执行机构（控制阀）所组成的闭环控制系统。对象控制器执行器测量变送装置干扰被控变量给定值偏差2、复杂控制系统串级控制系统例如加热炉温度控制系统：TMCTSCTSTTMT出口温度TM被加热原料燃料加热炉温度控制系统方框图串级控制系统方框图串级控制系统的作用1.改善了对象特征，起了超前控制的作用2.改善了对象动态特性，提高了工作频率3.提高了控制器总放大倍数，增强了抗干扰能力4.具有一定的自适应能力，适应负荷和操作条件的变化2、比值控制系统两种物料或两种以上的物理保持一定的比

7、例关系。单闭环比值控制系统，能够克服副流量的波动，能随主流量的变化而变化，使FM与FS保持比值关系。但只适用于主流量没有必要进行控制的场合。3、均匀控制系统当前一设备的出料是后一设备的进料，而后者的出料又源源不断的输送给其他设备做进料。解决前后工序供求矛盾，使液面和流量的变化互相兼顾均匀变化，这就是均匀控制系统。简单的均匀控制和串级均匀控制简单均匀控制适用于扰动较小，对流量的均匀程度要求较低的场合串级均匀控制系统适用于控制阀前后压力干扰和自衡作用较显著而且对流量的平衡要求又较高的场合4、分程控制系统一个调节器的输出信号同

8、时送给两个调节阀。分程控制系统有两个调节阀分程控制方案中，阀的开闭形式，可分同向和异向两种。同向调节阀：气开气开和气闭气闭异向调节阀：气闭气开和气开气闭谢谢！